Исследование армированных облегченных тампонажных материалов

Практика строительства нефтяных скважин показывает, что применение традиционных тампонажных материалов не всегда обеспечивает необходимое качество крепления скважин при повышении требований к охране недр. Это относится к таким сложным геологическим условиям, как чередование интервалов с различными пластовыми давлениями, наличие горизонтов с низкими градиентами давлений гидроразрыва пластов, большие отходы от вертикали и т.д. Основными проблемами при креплении скважин в таких условиях являются: поглощение тампонажных растворов, недоподъем цементного раствора до проектной высоты, недостаточно качественное разобщение пластов и возникновение вследствие этого межпластовых перетоков. Высокое качество крепления скважин будет обеспечиваться только при надежном контакте цементного камня с ограничивающими его поверхностями (обсадная колонна и горная порода), поэтому применение расширяющихся тампонажных материалов при цементировании является общепризнанным [1, 2]. При этом очевидно, что их применение не даст положительных результатов в интервалах с толстой глинистой коркой или интервалах каверн, т.е. там, где пространство для расширения больше, чем величина самого расширения. В то же время весьма сложна задача качественного цементирования в пластах с аномально низким пластовым давлением или с низким градиентом гидроразрыва, решением которой является применение облегченных цементов, которые при твердении практически не расширяются. Это связано с тем, что облегченные тампонажные растворы обычно получают увеличением содержания жидкости затворения в растворе, в результате чего увеличивается расстояние между кристаллогидратами - продуктами твердения цемента, приводящее к снижению кристаллизационного давления расширяющих добавок на пространственный каркас цементного камня [3, 4]. Кроме того, такие работы, как вторичное вскрытие пласта (перфорация), освоение скважины и гидроразрыв пласта создают большие динамические нагрузки на цементный камень, которые ведут к его разрушению. При этом цементное кольцо может быть полностью разрушено, что часто приводит к преждевременному обводнению скважин, и компании несут дополнительные расходы. В этой связи, необходимо совершенствовать рецептуры тампонажных цементов с целью улучшения свойств камня по отношению к высоким динамическим нагрузкам. Таким образом, актуальной является задача получения облегченных расширяющихся тампонажных цементов с улучшенными технологическими свойствами.